Download Aerodynamik der stumpfen Körper: Physikalische Grundlagen by Wolf-Heinrich Hucho PDF

By Wolf-Heinrich Hucho

Die aerodynamische Gestaltung von Fahrzeugen wie vehicle und Eisenbahnen, von Bauwerken wie weit gespannte Brücken, Türme oder Hochhäuser, ist eine äußerst vielschichtige Aufgabe. Ihre Auslegung basiert auf ingenieurmäßigen Verfahren, aber ihre Optimierung vorwiegend auf dem Prinzip von Trial & blunders. Dabei erweist es sich als nützlich, das anstehende challenge auf möglichst einfache Modellfälle zurückzuführen. Das vorliegende Buch stellt die dazu erforderlichen Grundlagen bereit und beschreibt, wie sie anzuwenden sind. Gegenüber der ersten Auflage wurde das Buch vollkommen überarbeitet und erweitert: um die neuen Windlastnormen, die Seitenwindstabilität von schnellen Zügen, sowie die Wechselwirkung von Aerodynamik und Statik biegeweicher Konstruktionen. Das Kapitel über die numerischen Verfahren (CFD) wurde auf den allerneuesten Stand gebracht.

Schlanke und stumpfe Körper - Strömungsphänomene - Geometrisch einfache Körper - Modelle von Totwasser, Scherschicht und Nachlauf - Wind und Windschutz - vehicle - Eisenbahnen - Bauwerke - Versuchswesen - Numerische Verfahren

Konstrukteure, Statiker, Versuchsingenieure und Numeriker, Fachleute in den relevanten Behörden,
Professoren und Studenten im Maschinenbau, in der Fahrzeugtechnik und im Bauingenieurwesen

Dr.-Ing. Wolf-Heinrich Hucho ist heute nach langjähriger Industriepraxis in der Automobilindustrie als beratender Ingenieur, technischer Publizist und Fachautor tätig. Er ist Herausgeber des Standardwerks zur Automobil-Aerodynamik von internationaler Bedeutung.

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Der allgemeine, a, zeigt, wie sich zwei einander parallele Strömungen „treffen“, die zuvor durch eine Wand von einander getrennt waren; ihre Geschwin31 Wegen der verschiedenen Formen von dreidimensionaler Ablösung siehe Chang (1970) sowie Kü- chemann (1978). 42 2 Strömungsphänomene digkeiten sind U1 und U2. Bereits Helmholtz hatte die Beobachtung gemacht, dass die diskontinuierlich gedachte Trennlinie (der Dicke Null) in einem realen Fluid durch Wirkung der Zähigkeit zu einer Schicht endlicher Dicke anwächst, in der sich die Geschwindigkeit nicht sprungartig verändert sondern stetig, und er bemerkte weiter, dass diese Scherschicht instabil ist.

Sobald die ihnen verbliebene kinetische Energie vollständig in Druck umgesetzt ist, kehren die Teilchen ihre Strömungsrichtung um. Es kommt zur Rückströmung, und die Grenzschicht löst von der Kontur des Körpers ab. 20 a schematisch dargestellt. Die Grenzschicht strömt entgegen einem Druckgradienten. Das zunächst noch völlige Geschwindigkeitsprofil wird deformiert; der Gradient der Geschwindigkeit an der Wand, (du dy) y = 0 , wird kleiner bis er schließlich am Ort S30 der Ablösung gleich Null ist, woraus folgt, dass dann auch die Wandschubspannung verschwindet.

Dabei darf sich die Darstellung keineswegs allein auf die Grenzschicht beschränken, denn gerade die Scherschichten und die abgelösten Strömungen sind in der Regel auch turbulent. Und schließlich ist auch die Turbulenz in der „ungestörten“ Zuströmung keineswegs verschwindend klein. Das wird zwar in der „klassischen“ Aerodynamik unterstellt. Eine Idealisierung, die für ein Flugzeug im Reiseflug gerechtfertigt sein mag; aber bei Start und Landung trifft sie keineswegs zu. Denn dann ist das Flugzeug dem bodennahen Wind und oft auch dem Nachlauf einer kurz zuvor gestarteten oder gelandeten Maschine ausgesetzt.

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